JP2015055730A - 画像形成装置、位置ずれ検知装置、位置ずれ検知方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 発光素子と、前記発光素子から発光され前記回転体に形成された複数のパッチを含む第1の位置ずれ補正用パターンから反射した正反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第1の検知手段と、発光素子と、前記発光素子から発光され前記回転体に形成された少なくとも前記第1の位置ずれ補正用パターンに含まれるパッチのいずれかを形成した現像手段と同じ現像手段によって形成されるパッチを含む第2の位置ずれ補正用パターンから反射した拡散反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第2の検知手段と、前記第1の検知手段で検知した検知結果と、前記第2の検知手段で検知した検知結果とに基づき、位置ずれを補正する制御手段を備える。
【選択図】 図9
Description
[画像形成装置の説明]
図1は、画像形成装置の概略構成図である。本実施形態の画像形成装置は、第1〜第4の画像形成用のステーションにより構成される。第1ステーションはイエロー、第2ステーションはマゼンタ、第3ステーションはシアン、第4ステーションはブラックである。さらに、複数の感光ドラム1(1a,1b,1c,1d)を有し、それぞれ矢印方向に不図示のモータにより感光ドラム1の直径が中心値である場合に表面速度が100mm/secとなるように回転駆動される。そして、感光ドラム1上に形成されたトナー像が回転体としての中間転写ベルト10に一次転写され、各色のトナー像が重畳され、フルカラー画像を得るインライン方式の画像形成装置である。
本実施形態における中間転写ベルト10は、周長が中心値で650mmであり、駆動ローラ11、テンションローラ12、二次転写対向ローラ13の3軸で張架される。そして、感光ドラム1を回転駆動するモータと同一のモータで駆動ローラ11を回転させることによって回転駆動される。駆動ローラ11の直径が中心値である場合に表面速度が100mm/secとなるように設定されており、駆動ローラ11の製造上発生する外径バラつきによって表面速度は変動する。また、中間転写ベルト10は、センサ60で正反射光を検知出来るよう、表面光沢度が30以上のものを使用している(堀場製作所製:ハンディ光沢度計IG−320で測定)。なお、中間転写ベルト10の周長や材質、駆動方法等は、本実施形態における一例であり、これに限られるものではない。
図2は、画像形成装置の動作を制御するための制御ブロック図である。ホストコンピュータであるPC271は、画像形成装置272の内部にあるフォーマッタ273に対して印刷指令を出し、印刷画像の画像データをフォーマッタ273に送信する。フォーマッタ273はPC271からの画像データを露光データに変換し、DCコントローラ274内にある露光制御部277に転送する。露光制御部277はCPU276の指示により、露光データに基づき露光手段から発光される露光光のオンオフを制御する。
図3は、センサ60a、60bの断面図である。図3(a)は、本実施形態におけるセンサ60aの断面図、図3(b)はセンサ60bの断面図である。まず、図3(a)を用いて、センサ60aについて説明する。センサ60aは、LED等の発光素子61a、フォトトランジスタ等の一つの受光素子62a及びホルダーを備えている。発光素子61aは、中間転写ベルト10に対して15°の傾きを持つように配置されており、中間転写ベルト10上のパッチや中間転写ベルト10の表面に赤外光(例えば波長950nm)を照射する。受光素子62aは、中間転写ベルト10の法線に対して15°の傾きを持つように配置され、パッチや中間転写ベルト10の表面から正反射、及び拡散反射(乱反射)された赤外光を受光し、受光量に応じて流れる電流値に応じた電圧値をメモリ275に格納する。
図4は、トナー量に対する正反射光を検知する方式の出力と拡散反射光を検知する方式の出力を示したグラフである。発光素子から照射された赤外光のうち、中間転写ベルト10からの反射光は主に正反射光である。一方、パッチからの反射光は、パッチのトナー量(濃度)が増大するにつれて拡散反射光の割合が増大し、トナー量が十分である場合は、全てが拡散反射光となる。
次に、センサ60aを用いて、パッチの位置を求める方法について説明する。発光素子61aから照射された赤外光のうち、中間転写ベルト10からの反射光は主に正反射光である。また、イエロー、マゼンタ、シアンのパッチからの反射光は拡散反射光である。また、ブラックのパッチに対しては、赤外光は主に吸収される。
次に、本実施形態におけるセンサ構成について説明する。片側のセンサ60aを、正反射光を検知する方式、もう一方の側のセンサ60bを、拡散反射光を検知する方式とする。これにより、中間転写ベルト10やトナーカートリッジの経時変化が起こっても、位置ずれ補正の精度の低下を抑制することができることを説明する。
rRpym=(rM1−rY1)+(rM2−rY2)・・・(1)
式(1)で、rRpym=0の時は、(rM1−rY1)=(rY2−rM2)となる。これは、異なる平行四辺形の向きのマゼンタとイエローのパッチの間隔が等しいことを意味する。副走査方向の色ずれがない場合に、マゼンタとイエローのパッチ間隔は、同じ平行四辺形の向きに対して等しくなるように図9の位置ずれ補正用パターンは形成されるため、rRpym=0の時は、副走査方向の相対位置ずれがないことを意味する。また、rRpym>0の時は、マゼンタの感光ドラム1への画像形成タイミングが遅く、理想的な形成位置より中間転写ベルト10の回転方向とは逆方向に形成位置がずれていることを意味する。さらに、rRpym<0の時は、マゼンタの感光ドラム1への画像形成タイミングが早く、理想的な形成位置より、中間転写ベルト10の回転方向に形成位置がずれていることを意味する。
rRpym={(rM1+ΔrM1)−(rY1+ΔrY1)}+{(rM2+ΔrM2)−(rY2+ΔrY2)}
={(rM1−rY1)+(rM2−rY2)}+{(ΔrM1−ΔrY1)+(ΔrM2−ΔrY2)}・・・(2)
ΔrY1、ΔrM1、ΔrM2、ΔrY2は、中間転写ベルト10上のパッチに対応した位置に、傷や異物が発生することで生じる誤差であるため、中間転写ベルト10上の経時変化によって、誤差が発生する確率が高くなる。このように、センサ60aによる検知では、式(2)の第2項である{(ΔrM1−ΔrY1)+(ΔrM2−ΔrY2)}が大きい程、実際に形成されたパッチの位置とは異なる相対位置ずれ量を算出してしまうことになる。
dRpym={(dM1+ΔdM1)−(dY1+ΔdY1)}+{(dM2+ΔdM2)−(dY2+ΔdY2)}・・・(3)
ΔdY1、ΔdM1、ΔdM2、ΔdY2は、パッチのトナー量の減少によって増大する傾向にあるため、トナーカートリッジの経時変化に伴い大きくなる傾向にある。
Rpym=(rRpym+dRpym)/2
=[{(rM1+ΔrM1)−(rY1+ΔrY1)}+{(rM2+ΔrM2)−(rY2+ΔrY2)}+{(dM1+ΔdM1)−(dY1+ΔdY1)}+{(dM2+ΔdM2)−(dY2+ΔdY2)}]/2
={(rM1−rY1)+(rM2−rY2)+(dM1−dY1)+(dM2−dY2)}/2+{(ΔrM1−ΔrY1)+(ΔrM2−ΔrY2)+(ΔdM1−ΔdY1)+(ΔdM2−ΔdY2)}/2・・・(4)
式(4)のうち、第2項である{(ΔrM1−ΔrY1)+(ΔrM2−ΔrY2)+(ΔdM1−ΔdY1)+(ΔdM2−ΔdY2)}/2は夫々の検知方式で検知した結果における補正誤差の大きさを表している。
rRsym={(rM1+ΔrM1)−(rY1+ΔrY1)}−{(rM2+ΔrM2)−(rY2+ΔrY2)}−Wref_ym
={(rM1−rY1)−(rM2−rY2)}+{(ΔrM1−ΔrY1)−(ΔrM2−ΔrY2)}−Wref_ym・・・(5)
ここで、Wref_ymは主走査方向の相対位置の基準量であり、rRsymがゼロである場合は、主走査方向の相対位置ずれ量がゼロであることを意味する。
dRsym={(dM1+ΔdM1)−(dY1+ΔdY1)}+{(dM2+ΔdM2)−(dY2+ΔdY2)}−Wref_ym・・・(6)
主走査方向についても画像全体に対する相対位置ずれ量を平均化するために、センサ60aとセンサ60bで求めた結果の平均値Rsymは、以下の式(7)となる。
Rsym=(rRsym+dRsym)/2・・・(7)
式(7)についても、rRsymとdRsymは異なる検知方式で得た主走査方向の相対位置ずれ量である。ゆえに、複数のセンサの検知結果を平均化したうえで、位置ずれを補正することで、特定の検知方法における検知誤差の影響を抑制したうえで位置ずれを補正することができる。よって、画像形成装置を使用していくうえでの経時変化の影響を抑制して、正反射光を検知する方式及び拡散反射光を検知する方式における、位置ずれ補正の精度の低下を抑制することができる。
Psy−m=(Wl/Sl)×(rRsym−dRsym)/2・・・(8)
Ssy−m=(Wl/Sl)×(rRpym−dRpym)/2・・・(9)
式(8)、式(9)のWlは記録材の幅方向の大きさ、Slはセンサ60aと60bの間隔を表している。
第2の実施形態は、正反射光を検知する方式のセンサ60aでブラックのパッチを検知した検知結果に基づき、ブラックのパッチにおけるトナー量を判断する。そして、拡散反射光を検知する方式のセンサ60bで検知したブラックのパッチの検知結果に基づき、位置ずれを補正するか否かを判断することを特徴とする。なお、先の実施形態と同様の構成については、ここでの詳しい説明は省略する。
先の第1、第2の実施形態においては、砲弾型LEDから光が照射され、砲弾型フォトトランジスタで光を受光するセンサを一例として説明した。本実施形態においては、チップ型LEDから光が照射されるセンサを用いて位置ずれを補正する制御を行う場合について説明する。なお、先の実施形態と同様の構成については、ここでの詳しい説明は省略する。
図14は、センサ170a及びセンサ170bの断面図である。まず、図14(a)を用いてセンサ170aについて説明する。センサ170aは、中間転写ベルト10又はパッチ1234からの正反射光を検知する。チップLED171a及びチップ受光素子171bは、回路基板1262上にマウントし、半田付けされている。ハウジング1265は、チップLED171aとチップ受光素子171bの夫々の導光路を形成している。夫々の光路の中心線1267及び1266は、中間転写ベルト10の鉛直方向1268に対して対称に15°の角度を成すように設けられている。このような配置にすることで、先の第1の実施形態と同様に、中間転写ベルト10又はパッチ1234で反射された直接反射光(正反射光)をなるべく効率良く受光側の導光路に取り込むことができる。なお、チップ受光素子としては、チップ型フォトトランジスタ等を用いることができ、砲弾型フォトトランジスタに比べ、小型化することができる。
次に、図15で示すセンサを使用した場合に本実施形態における相対色ずれ量を求める原理について説明する。図15(a)に示す正反射光を検知する方式であるセンサ180aがパッチを検知した時の出力波形は図5の様になる。受光素子182aは主に正反射光を検知するため、中間転写ベルト10からの反射光に対して高い出力を得ることができる一方、有彩色パッチからの反射光に対しては低い出力となる。このため、有彩色パッチを検知した時の出力が予め設定したエッジ閾値を跨ぐことで、パッチの両端エッジを検知でき、両端エッジからパッチの位置を求めることができる。
先の各実施形態においては、センサ60aによって正反射光を検知し、センサ60bによって乱反射光を検知する構成を一例として説明した。しかし、これに限られるものではなく、センサ60aによって乱反射光を検知し、センサ60bによって正反射光を検知する構成としてもよい。また、説明の便宜上、2つのセンサを用いて説明を行ったが、2つ以上の複数のセンサを用いて、同様の制御を行うことも可能である。
60a、60b センサ
200、300 位置ずれ補正用パターン
276 CPU
Claims (10)
- 回転体と、
前記回転体に複数のパッチを含む複数の位置ずれ補正用パターンを形成する複数の現像手段と、
発光素子と、前記発光素子から発光され前記回転体に形成された複数のパッチを含む第1の位置ずれ補正用パターンから反射した正反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第1の検知手段と、
発光素子と、前記発光素子から発光され前記回転体に形成された少なくとも前記第1の位置ずれ補正用パターンに含まれるパッチのいずれかを形成した現像手段と同じ現像手段によって形成されるパッチを含む第2の位置ずれ補正用パターンから反射した拡散反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第2の検知手段と、
前記第1の検知手段で検知した検知結果と、前記第2の検知手段で検知した検知結果とに基づき、位置ずれを補正する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記第1の検知手段で検知した検知結果と、前記第2の検知手段で検知した検知結果との平均値に基づき、位置ずれを補正することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記第1の検知手段によって第1の位置ずれ補正用パターンのうち、ブラックのパッチを検知した検知結果に基づき、前記第2の検知手段によって第2の位置ずれ補正用パターンのうち、ブラックのパッチを検知した検知結果を用いて、位置ずれを補正するか否かを判断することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記第1の検知手段と前記第2の検知手段は、前記回転体が回転する方向と直交する方向において、前記回転体上における夫々の検知領域が重複しないように配置されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記第1の位置ずれ補正用パターンと前記第2の位置ずれ補正用パターンは、前記回転体が回転する方向と直交する方向において、重複しないように形成されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記発光素子は、砲弾型LED又はチップ型LEDからなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記受光素子は、砲弾型フォトトランジスタ又はチップ型フォトトランジスタからなることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記第1の位置ずれ補正用パターン及び前記第2の位置ずれ補正用パターンは、未定着画像であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 発光素子と、前記発光素子から発光され回転体に形成された複数のパッチを含む第1の位置ずれ補正用パターンから反射した正反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第1の検知手段と、
発光素子と、前記発光素子から発光され回転体に形成された少なくとも前記第1の位置ずれ補正用パターンに含まれるパッチのいずれかを形成した現像手段と同じ現像手段によって形成されるパッチを含む第2の位置ずれ補正用パターンから反射した拡散反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第2の検知手段と、
前記第1の検知手段で検知した検知結果と、前記第2の検知手段で検知した検知結果とに基づき、位置ずれを検知することを特徴とする位置ずれ検知装置。 - 発光素子と、前記発光素子から発光され回転体に形成された複数のパッチを含む第1の位置ずれ補正用パターンから反射した正反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第1の検知手段により、前記第1の位置ずれ補正用パターンを検知する工程と、
発光素子と、前記発光素子から発光され回転体に形成された少なくとも前記第1の位置ずれ補正用パターンに含まれるパッチのいずれかを形成した現像手段と同じ現像手段によって形成されるパッチを含む第2の位置ずれ補正用パターンから反射した拡散反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第2の検知手段により、前記第2の位置ずれ補正用パターンを検知する工程と、
前記第1の検知手段で検知した検知結果と、前記第2の検知手段で検知した検知結果とに基づき、位置ずれを検知する工程と、を備えることを特徴とする位置ずれ検知方法。
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